Los superconductores

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Instituto Tecnológico de Chihuahua

MATERIA: FISICA DEL ESTADO SÓLIDO

TRABAJO DE: SUPERCONDUCTORES

ELABORADO POR: EDGAR OLIVAS MORENO

Fragmento de Superconductividad a altas temperaturas.

De John R. Kirtley y Chang C. Tsuei.

Pocas sesiones habrá habido más memorables en la historia de la física que la celebrada el 18 de marzo de 1987 durante una reunión de la SociedadNorteamericana de Física. Se organizó de prisa y corriendo para dar cabida a las muchísimas comunicaciones que habían llegado fuera de plazo. Dos mil físicos acudieron al hotel Hilton de Nueva York. Apiñados en un salón de baile, desbordado hasta el vestíbulo, se las veían y deseaban para ofrecer y escuchar los cinco minutos de disertación sobre las últimas ideas e investigaciones.
La causa de tantaconmoción académica fue el anuncio de la superconductividad a altas temperaturas. A finales de 1986 J. Georg Bednorz y K. Alexander Müller, del Laboratorio de Investigaciones de IBM en Zurich, comunicaron que una cerámica, el óxido de lantano, bario y cobre, perdía toda resistencia eléctrica enfriada sólo a -238 grados centígrados, o 35 kelvins (grados sobre el cero absoluto). Aunque es una temperaturamuy baja, estaba diez grados por encima de la mejor a la que se hubiese conseguido hasta entonces la superconductividad, siempre con metales o aleaciones. Enseguida se anunciaron y confirmaron temperaturas críticas de más de 90 kelvins, y abundaron los rumores de superconductividades a 130 y 240 kelvins. Si algún día se hallase un material que supercondujese a la temperatura ambiente (unos 300kelvins), la sociedad entraría en una nueva era.
En la reunión de marzo se presentaron artículos sobre la teoría y la medición de los nuevos superconductores. El frenesí de la sesión no se debió sólo al sueño de la superconductividad a temperatura ambiente sino también, en parte, al miedo. A algunos les preocupaba que se conociesen bien estos materiales de óxido de cobre, a menudo llamados cupratos,antes de haber elaborado ellos la teoría correcta que les valiera el Nobel.
Nueve años después, tal nerviosismo se nos antoja injustificado. Miles de científicos de todo el mundo han dedicado millones de horas a la búsqueda, hasta hoy infructuosa, de por qué y cómo superconducen los cupratos a temperaturas tan altas. Pese a todo, se ha progresado bastante. Experimentos recientes han mostrado quelos cupratos difieren de los superconductores al uso y, además, han delimitado las lindes entre teorías competidoras. De sus resultados se desprende un mecanismo radical: las fluctuaciones magnéticas de los átomos que constituyen el medio.
Que el secreto se esconda en el magnetismo contrasta de plano con las ideas, bien asentadas, acerca de la superconducción a bajas temperaturas. A tenor de ladescripción más extendida, la superconductividad se produce cuando los electrones se combinan y forman pares de Cooper (en honor de Leon N. Cooper, padre del concepto). A diferencia de lo que ocurre con los electrones sueltos, los pares de Cooper no chocan entre sí, ni se dispersan por las imperfecciones del medio conductor; no hay, por tanto, resistencia que se oponga a su avance. La corrienteeléctrica fluye en los superconductores sin voltaje; si lo hace por un camino cerrado, seguirá haciéndolo para siempre mientras la sustancia permanezca enfriada por debajo de su temperatura crítica.
Resulta llamativo que los electrones de los metales puedan emparejarse: todos tienen carga negativa y, por ende, tienden a repelerse. En los años cincuenta, Cooper, John Bardeen y J. Robert Schriefferencontraron una explicación. La teoría BCS, denominada así por las iniciales de sus creadores, afirma que los electrones de los superconductores clásicos superan de dos formas su repulsión mutua. En la primera se bloquea parte de la carga negativa. Este efecto de “apantallamiento”, causado por los movimientos de los otros electrones, reduce la fuerza de repulsión entre los del par de Cooper.
En...
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